Файл: Otvety_po_termodinamiki_ekzamen.pdf

31. Пароэжекторная холодильная установка 

Получение механической энергии в прямом цикле теплового двигателя 

и затрата её в обратном могут совершаться в одном агрегате – 
пароэжекторной холодильной машине. Принципиальная схема такой 
машины представлена на рисунке. 

В пароэжекторной холодильной машине (ПЭХМ) пар высокого 

давления (Pkm), генерируемый в котле Km с помощью источника с 
температурой th поступает в сопло эжектора Э. При расширении в нем пара 
получаемая кинетическая энергия расходуется на подсос пара низкого 
давления Ри, выходящего из испарителя И, и на сжатие образовавшейся 
смеси в диффузоре эжектора до давления Рк , т.е. до давления конденсации 
пара в конденсаторе К. Расширение пара в сопле и затем сжатие смеси в 
диффузоре эжектора до давления Рк, т.е. до давления конденсации пара в 
конденсаторе К. Расширение пара в сопле и затем сжатие смеси в диффузоре 
эжектора связано с высокими энергетическими потерями. В конденсаторе К 
пар с давлением Рк, охлаждается внешним источником с температурой tw и 
конденсируется. Часть конденсата насосом Н подается в котел Кm для 
генерации пара высокого давления, часть дросселируется в регулирующем 
вентиле РВ и направляется в испаритель для охлаждения охлаждаемой 
среды, имеющей температуру ts. Пары, выходящие из испарителя, опять 
подсасываются эжектором. 

Рабочим веществом ПЭХМ преимущественно является вода, в 

последнее время стали применяться хладоны. Вода как холодильный агент 
обладает высокими термодинамическими, эксплуатационными и 
экономическими показателями. Относительными недостатками её является 
высокий удельный объем и то, что возможность получения низких 

температур (-100С) связана с созданием глубокого вакуума в испарителе (-
0,001 МПа). Перемещение больших масс водяного пара с помощью 
поршневых или радиальных компрессоров практически невозможно из-за 
необходимости применения поршней (рабочих колес) огромных размеров. К 
тому же конструкции их заметно усложняются из-за необходимости работать 
в условиях глубокого вакуума. Применение же эжектора в этих условиях 
позволяет получить относительно компактную надежную в эксплуатации 
машину. Однако следует отметить, что эжектор как нагнетатель имеет 
высокие энергетические потери и соответственно низкий КПД. 

Пароэжекторные холодильные машины нашли применение в системах 

кондиционирования воздуха на судах с парогенераторными 
энергетическими установками и на предприятиях, располагающих 
высокотемпературными вторичными энергетическими ресурсами. 

ПЭХМ представляет собой систему совмещенных неразделимых 

процессов прямого и обратного цикла, Котел, двигатель-эжектор, 
конденсатор и насос составляют элементы прямого теплового цикла 
пароэнергетической установки. Холодильный обратный цикл реализуется 
при перемещении рабочего вещества последовательно через компрессор-
эжектор, конденсатор, регулирующий вентиль и испаритель. 

Рабочий пар из котла давлением Pkm (точка 1) расширяется 

изоэнтропно в насадке эжектора до давления Ри, процесс 1-2. Из испарителя 

подсасывается холодный насыщенный пар с параметрами точки 9. Процесс 
смешения идет по линии, соединяющей точки 2 и 9. Положение точки смеси 
3 определяется коэффициентом подмешивания эжектора. Точка 3 разделяет 
отрезок 2-9 в соотношении обратно пропорциональном массе 
смешивающихся потоков пара. Влажный пар, образованный смешением 
потоков, поступающих из сопла и от испарителя, далее сжимается в 
диффузоре (прцесс3-4). Конденсация пара в конденсаторе – процесс 4-5. 
Процесс 5-8 – дросселирование части конденсата, поступающего в 
испаритель. Далее осуществляется кипение хладагента в испарителе 
(процесс 8-9). В прямом цикле далее осуществляется сжатие рабочего 
вещества в насосе (процесс 5-6), а 6-7-1 – процесс нагрева и испарения 
рабочего вещеста в парогенераторе. Итак, прямой цикл совершается по 
круговому процессу 1-2-3-4-5-6-7-1, круговой процесс 9-3-4-5-8-9 является 
обратным (холодильным циклом). 

Оценка работы ПЗХМ осуществляется с помощью показателей, которые 

ранее прссматривались для абсорбционной холодильной машины. 
Кратность циркуляции равна 

Где Gkm – паропроизводительность котла; 

Gи – расход пара через испаритель. 

Эффективность работы прямого цикла оценивается термическим 

коэффициентом 

Где I - работа прямого цикла; 

qkm – теплота, подведенная к котлу; 

hi – энтальпия в соответствующих точках цикла. 

Энергетическая эффективность обратного цикла оценивается 

холодильным коэффициентом 

Где qи – холодопроизводительность испарителя; 

I0 – работа, совершаемая в обратном цикле. 

Энергетическая эффективность всей ПЭХМ оценивается тепловым 

коэффициентом

Так же как компрессионные и абсорбционные холодильные машины, 

ПЭХМ тоже имеет необратимые потери, которые особенно велики в 
эжекторе. Термодинамическое совершенство цикла пароэжекторной 
холодильной машины оценивается коэффициентом обратимости. 

32. Термотрансформаторы 

Устройство,  позволяющее  передавать  теплоту  от  объекта  с  одной 

температурой 

к 

объекту 

с 

другой 

температурой, 

называется 

термотрансформатором.  Термотрансформатор,  предназначенный  для 
получения  теплоты  при  более  низкой  температуре,  чем  исходная, 
называется  понижающим,  а  предназначенный  для  получения  теплоты  при 
более 

высокой 

температуре, 

чем 

исходная, 

- 

повышающим. 

Термотрансформатор,  предназначенный  для  одновременного  получения 
теплоты  при  более  высокой  и  более  низкой  температурах,  называется 
термотрансформатором 

смешанного 

типа. 

Итак, 

цикл 

любого 

термотрансформатора представляет собой сочетание прямого и обратного 

циклов.